Bevezetés a biotranszformációba
A biotranszformáció az a folyamat, amelynek során egy anyag a szervezetben lejátszódó kémiai reakció révén egyik vegyi anyagból egy másikba alakul át (átalakul). A biotranszformációs folyamatra gyakran használt kifejezések a metabolizmus vagy a metabolikus átalakulás. A metabolizmus azonban néha nem specifikusan az átalakulási folyamatra vonatkozik, hanem magában foglalhatja a toxikokinetika más fázisait is.
1. ábra. A toxikokinetika folyamatai
(Kép forrása: Adapted from iStock Photos, ©)
A biotranszformáció jelentősége
A biotranszformáció létfontosságú a túléléshez, mivel a felszívódó tápanyagokat (táplálék, oxigén stb.) a normál testfunkciókhoz szükséges anyagokká alakítja át. Egyes gyógyszerek esetében a metabolit az, ami terápiás hatású, és nem a felszívódó gyógyszer.
A fenoxibenzamin például, amelyet egy daganatfajta, a feokromocitóma okozta magas vérnyomás enyhítésére adnak, biotranszformálódik egy metabolitjává, ami a hatóanyag.
A biotranszformáció fontos védekezési mechanizmusként is szolgál, mivel a toxikus xenobiotikumok és a szervezet hulladékai kevésbé káros anyagokká és a szervezetből kiüríthető anyagokká alakulnak át.
A lipofil, nem poláros és kis molekulasúlyú toxikus anyagok könnyen felszívódnak a bőr, a GI-traktus és a tüdő sejtmembránjain keresztül. Ugyanezek a kémiai és fizikai tulajdonságok szabályozzák a vegyi anyag eloszlását a szervezetben és behatolását a szöveti sejtekbe. A lipofil mérgező anyagokat a szervezet nehezen tudja kiüríteni, és veszélyes szintre halmozódhatnak fel. A legtöbb lipofil toxikus anyag azonban átalakítható hidrofil metabolitokká, amelyek kisebb valószínűséggel jutnak át a kritikus sejtek membránjain. A hidrofil vegyi anyagokat a szervezet könnyebben kiüríti, mint a lipofil anyagokat. A biotranszformáció tehát a szervezet egyik legfontosabb védelmi mechanizmusa.
Szerencsére az emberi szervezet jól fejlett képességgel rendelkezik a legtöbb xenobiotikum, valamint a test hulladékainak biotranszformációjára.
Tudta?
A hemoglobin, a vörösvértestek oxigénszállító vas-fehérje komplexe példa a test hulladékaira, amelyeket ki kell üríteni. Az elöregedett vörösvértestek normális pusztulása során felszabadul a hemoglobin. A bilirubin a hemoglobin számos metabolitja közül az egyik. Ha a szervezet betegség, gyógyszer vagy fertőzés miatt nem tudja a bilirubint a májon keresztül eltávolítani, a bilirubin felhalmozódik a szervezetben, és a szemfehérje és a bőr sárgának tűnhet. A bilirubin mérgező az újszülöttek agyára, és ha nagy koncentrációban van jelen, visszafordíthatatlan agykárosodást okozhat. A lipofil bilirubin molekula májban történő biotranszformációja vízben oldódó (hidrofil) metabolitok keletkezését eredményezi, amelyek az epébe ürülnek és a széklettel távoznak.
2. ábra. Emberi hemoglobin
(Kép forrása: Adapted from iStock Photos, ©)
Potenciális komplikációk
A biotranszformációs folyamat nem tökéletes. A méregtelenítés akkor következik be, amikor a biotranszformáció alacsonyabb toxicitású metabolitokat eredményez. Sok esetben azonban a metabolitok toxikusabbak, mint az alapanyag, ezt a folyamatot nevezzük bioaktiválásnak. Alkalmanként a biotranszformáció szokatlanul reaktív metabolitot eredményezhet, amely kölcsönhatásba léphet a sejtek makromolekuláival, például a DNS-sel. Ez nagyon súlyos egészségügyi hatásokhoz, például rákhoz vagy születési rendellenességekhez vezethet.
Egy példa erre a vinil-klorid biotranszformációja vinil-klorid epoxiddá, amely kovalensen kötődik a DNS-hez és az RNS-hez, ez a lépés pedig májrákhoz vezet.